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KR102260439B1 - Stack type thermoelectric generation device using waste heat - Google Patents

Stack type thermoelectric generation device using waste heat Download PDF

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Publication number
KR102260439B1
KR102260439B1 KR1020190179780A KR20190179780A KR102260439B1 KR 102260439 B1 KR102260439 B1 KR 102260439B1 KR 1020190179780 A KR1020190179780 A KR 1020190179780A KR 20190179780 A KR20190179780 A KR 20190179780A KR 102260439 B1 KR102260439 B1 KR 102260439B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thermoelectric power
power module
cooling
contact
power generation
Prior art date
Application number
KR1020190179780A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
한승호
김가은
박형준
강효림
김기연
Original Assignee
동아대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동아대학교 산학협력단 filed Critical 동아대학교 산학협력단
Priority to KR1020190179780A priority Critical patent/KR102260439B1/en
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Publication of KR102260439B1 publication Critical patent/KR102260439B1/en

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    • H01L35/32
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • F01N5/025Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat the device being thermoelectric generators
    • H01L35/02
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

The present invention relates to a stack type thermoelectric power generation device using waste heat, so that electricity can be produced more effectively by using the waste heat as a renewable energy source. The device of the present invention includes: a pair of thermoelectric power modules in which a plurality of thermoelectric elements which produce electricity by turning a temperature difference into a potential difference are arranged in a plate shape, and are spaced apart from each other to face a heating surface; a heat exchanger installed between the pair of thermoelectric power modules to be in contact with the heating surface of each thermoelectric power module, and to be made up of a plurality of cooling fins so that the hot air of waste heat passes through and contacts the thermoelectric power module; and a plate-shaped cooling plate being in close contact with a cooling surface of the thermoelectric power module and having an internal flow path through which cooling water flows to cool the thermoelectric power module.

Description

폐열을 사용한 스택형 열전발전 장치{STACK TYPE THERMOELECTRIC GENERATION DEVICE USING WASTE HEAT}Stack type thermoelectric power generation device using waste heat {STACK TYPE THERMOELECTRIC GENERATION DEVICE USING WASTE HEAT}

본 발명은 발전장치에 관한 것으로, 특히 버려지는 폐열을 재생에너지원으로 사용하여 보다 효과적으로 전기를 생산할 수 있도록 한 스택형 열전발전 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power generation device, and more particularly, to a stack type thermoelectric power generation device capable of producing electricity more effectively by using wasted heat as a renewable energy source.

일반적으로 사용되는 발전장치는 연료에너지를 연소시키거나 핵에너지를 분열시킨 에너지로 증기를 만들어 터빈을 돌리는 방식으로 역학적 에너지를 전기에너지로 변환하여 생산한다. A commonly used power generation device converts mechanical energy into electrical energy by burning fuel energy or generating steam with energy obtained by splitting nuclear energy to turn a turbine.

하지만 이와 같은 발전장치는 대기 중에 연소가스를 배출시키고 방사선 폐기물로 인한 사고의 위험이 있다.However, such a power generation device emits combustion gases into the atmosphere and there is a risk of accidents due to radioactive waste.

2019년 현재 인구가 증가하고 산업이 발달하면서 화석 연료에 대한 수요는 증가하였지만 자원의 고갈과 환경오염 등의 문제가 나타나고 있다. 이에 대해 에너지온실가스 목표관리제를 시행하여 2030년 온실가스 감축의무가 가시화되었다. 정부에서는 2030년 온실가스 배출량은 BAU 대비 37% 감축을 목표로 내세웠고 이에 따른 기후변화 대응이 필요한데 기존 신재생에너지원은 시간대나 날씨에 따라 에너지 생산이 불규칙하고 가변적이다. As of 2019, as the population increases and industry develops, the demand for fossil fuels has increased, but problems such as resource depletion and environmental pollution are emerging. In response, the obligation to reduce greenhouse gas by 2030 was made visible by implementing the energy greenhouse gas target management system. The government has set a goal of reducing greenhouse gas emissions by 37% compared to BAU by 2030, and accordingly, it is necessary to respond to climate change. Existing new and renewable energy sources have irregular and variable energy production depending on time of day and weather.

따라서 시간대나 날씨에 따른 영향을 받지 않으면서도 재생에너지원을 이용하는 새로운 차원의 발전장치가 절실하였다. Therefore, there is an urgent need for a new level of power generation device that uses renewable energy sources without being affected by the time zone or weather.

한국공개특허공보 제2019-0026455호(2019.03.13)Korea Patent Publication No. 2019-0026455 (2019.03.13)

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 버려지는 폐열을 재생에너지원으로 사용하여 보다 효과적으로 전기를 생산할 수 있도록 한 스택형 열전발전 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the problems of the related art, and an object of the present invention is to provide a stack-type thermoelectric generator capable of producing electricity more effectively by using wasted heat as a renewable energy source. there is

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 스택형 열전발전 장치는, 온도차를 전위차로 만들어서 전기를 생산하는 다수의 열전소자들이 배열되어 판형으로 이루어지며, 가열면을 서로 마주하여 이격을 두고 배치된 한 쌍의 열전발전 모듈; 상기 한 쌍의 열전발전 모듈 사이에 설치되어 각 열전발전 모듈의 가열면에 접하며 폐열에 의한 고온의 열풍이 통과하면서 접촉할 수 있도록 다수의 냉각핀으로 이루어져 상기 열전발전 모듈을 가열하는 열교환기; 상기 열전발전 모듈의 냉각면에 각각 밀접하게 접하며 내부에는 냉각수가 흐르는 내부유로가 형성되어 상기 열전발전 모듈을 냉각하는 판형의 냉각플레이트;를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a stack-type thermoelectric power generation device according to the technical idea of the present invention is formed in a plate shape by arranging a plurality of thermoelectric elements that produce electricity by turning a temperature difference into a potential difference, and spaced apart from each other with heating surfaces facing each other A pair of thermoelectric power modules arranged with a; a heat exchanger installed between the pair of thermoelectric power modules, in contact with the heating surface of each thermoelectric power module, and comprising a plurality of cooling fins so that high-temperature hot air due to waste heat passes through and contacts the thermoelectric power module to heat the thermoelectric power module; It is characterized in that it includes a; plate-shaped cooling plate in close contact with the cooling surface of the thermoelectric power module, each having an internal flow path through which the cooling water flows to cool the thermoelectric power module.

여기서, 상기 열전발전 모듈과, 열교환기와, 냉각플레이트는 서로 대면하여 적층되도록 서로 대응하는 면적을 갖는 납작한 직육면체 형상으로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. Here, the thermoelectric power module, the heat exchanger, and the cooling plate may be formed in a flat rectangular parallelepiped shape having areas corresponding to each other so as to face each other and stack.

또한, 상기 냉각플레이트는 반대편 대각방향 모서리에 각각 냉각수가 유입되는 유입구와 냉각수가 유출되는 유출구가 형성되며 내부유로는 구불구불하게 만곡진 형태로 이루어진 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the cooling plate may be characterized in that an inlet through which the cooling water is introduced and an outlet through which the cooling water is discharged are formed at opposite diagonal corners, respectively, and the inner flow path is formed in a meandering and curved shape.

또한, 상기 냉각플레이트에서 열전발전 모듈과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에는 냉각수 유입구에서 유출구에 이르기까지 일정 간격을 두고 냉각수 흐름에 따른 온도변화를 감지할 수 있도록 한 온도센서가 더 설치되어 냉각수에 따른 냉각효율을 산출할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, on the non-contact surface located opposite to the contact surface in contact with the thermoelectric power module in the cooling plate, a temperature sensor is further installed to detect a temperature change according to the coolant flow at a predetermined interval from the coolant inlet to the outlet. It may be characterized in that it is possible to calculate the cooling efficiency according to the

또한, 상기 냉각플레이트에서 열전발전 모듈과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에는 일 대각방향 모서리부에 각각 마그네트가 설치되어 상기 스택형 열전발전 장치를 적층시켜 더 큰 규모의 시스템을 구축할 때 정위치 적층이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, in the non-contact surface located opposite to the contact surface in contact with the thermoelectric power module in the cooling plate, magnets are respectively installed at the corners in a diagonal direction to stack the stack-type thermoelectric generator to build a larger-scale system. It may be characterized in that lamination can be made.

또한, 상기 냉각플레이트에서 열전발전 모듈과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에는 상기 마그네트가 설치되지 않은 타 대각방향 모서리부에는 각각 진동자가 설치되어 내부유로에 세정액을 투입하여 세척할 때 내부유로에 침적된 이물질을 진동에 의해 들뜨게 할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, in the non-contact surface located opposite to the contact surface in contact with the thermoelectric power module in the cooling plate, a vibrator is installed at the other diagonal corners where the magnet is not installed, respectively, so that the cleaning solution is injected into the inner passage for washing. It may be characterized in that it is possible to excite foreign substances by vibration.

한편 본 발명에 의한 열전발전 시스템은 스택형 열전발전 장치를 적층시켜 더 큰 규모로 발전할 수 있도록 하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다. On the other hand, the thermoelectric power generation system according to the present invention is characterized in its technical configuration to enable power generation on a larger scale by stacking stack type thermoelectric power generation devices.

본 발명에 의한 스택형 열전발전 장치는 보일러실 등에서 발생하는 폐열을 그냥 소모하지 않고 재생에너지원으로 사용함으로써 날씨나 시간에 구애받지 않고 보다 효과적으로 전기를 생산할 수 있게 된다. The stack-type thermoelectric power generation device according to the present invention can produce electricity more effectively regardless of weather or time by using the waste heat generated in the boiler room as a renewable energy source rather than simply consuming it.

또한, 본 발명은 매우 단순하면서도 크기를 조절하기가 쉽도록 구성되어 사용환경에 따라 크기를 조절하면서 폐열이 발생하는 곳은 어느 곳이든 설치하여 전기를 생산하도록 할 수 있다. In addition, the present invention is configured to be very simple and easy to adjust the size so that it can be installed anywhere where waste heat is generated while adjusting the size according to the usage environment to produce electricity.

또한, 본 발명은 여러 개를 적층하는 방식으로 더 큰 규모의 열전발전 시스템을 간단히 구축할 수 있다는 장점이 있다. 또한 직렬연결, 병렬연결 등의 형태로 필요에 따라 간단히 연결하여 규모를 확장시킬 수 있다. In addition, the present invention has the advantage of being able to simply build a larger-scale thermoelectric power generation system by stacking several. In addition, the scale can be expanded by simply connecting as needed in the form of serial connection or parallel connection.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치의 사시도
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치의 측면도
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치에서 열전발전 모듈의 사이도
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치에서 냉각플레이트의 내부유로를 보여주는 단면사시도
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치를 적층시켜 구성한 열전발전 시스템의 정면도
1 is a perspective view of a stack type thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention;
2 is a side view of a stack type thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of a thermoelectric power module in a stack type thermoelectric power generator according to an embodiment of the present invention;
4 is a cross-sectional perspective view showing an internal flow path of a cooling plate in a stack type thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention;
5 is a front view of a thermoelectric power generation system configured by stacking a stack type thermoelectric power generator according to an embodiment of the present invention;

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 의한 스택형 열전발전 장치에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.A stack type thermoelectric power generation device according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and can have various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged than actual for clarity of the present invention, or shown reduced from reality in order to understand the schematic configuration.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Also, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

<실시예><Example>

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치에서 열전발전 모듈의 사이도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치에서 냉각플레이트의 내부유로를 보여주는 단면사시도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치를 적층시켜 구성한 열전발전 시스템의 정면도이다. 1 is a perspective view of a stack type thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of a stack type thermoelectric generator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a stack type according to an embodiment of the present invention It is a cross-sectional view of the thermoelectric power module in the thermoelectric power generation device, and FIG. 4 is a cross-sectional perspective view showing the internal flow path of the cooling plate in the stack type thermoelectric power generating device according to the embodiment of the present invention. And FIG. 5 is a front view of a thermoelectric power generation system configured by stacking a stack type thermoelectric power generator according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치는 한 쌍의 열전발전 모듈(110)과, 열교환기(120), 한 쌍의 냉각플레이트(130)를 주요 구성요소로 이루어지며, 이같은 주요 구성요소들을 통해 버려지는 폐열을 재생에너지원으로 사용하여 보다 효과적으로 전기를 생산할 수 있도록 구성된다. As shown, the stack type thermoelectric power generation device according to an embodiment of the present invention consists of a pair of thermoelectric power modules 110 , a heat exchanger 120 , and a pair of cooling plates 130 as main components. , it is configured to produce electricity more effectively by using the waste heat discarded through these major components as a renewable energy source.

이하, 상기 각 구성요소들을 중심으로 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a stack type thermoelectric power generation device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to each of the above components.

상기 열전발전 모듈(110)은 온도차를 전위차로 만들어서 전기를 생산하는 다수의 열전소자(112)들이 나란히 수평하게 기판(111)에 배열되어 전체적으로 판형으로 이루어지며, 일면은 열을 받는 가열면으로 타면을 냉각되는 냉각면으로 이루어져 가열면과 냉각면의 온도차에 의해 발전할 수 있도록 한다. 이같은 열전발전 모듈(110)의 발전을 구성이나 원리의 경우 이미 공지된 것이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. The thermoelectric power module 110 has a plurality of thermoelectric elements 112 that produce electricity by turning a temperature difference into a potential difference are arranged horizontally side by side on a substrate 111 to form a plate as a whole, and one surface is a heating surface that receives heat. It consists of a cooling surface to be cooled so that power can be generated by the temperature difference between the heating surface and the cooling surface. Since the configuration or principle of the power generation of the thermoelectric power module 110 is already known, a detailed description thereof will be omitted.

상기 열교환기(120)는 한 쌍의 열전발전 모듈(110) 사이에 설치되어 각 열전발전 모듈(110)의 가열면에 접하며 폐열에 의한 고온의 열풍(H)이 통과하면서 접촉할 수 있도록 다수의 냉각핀으로 이루어진다. 상기 열교환기(120)는 도 1과 도 2에 도시된 것처럼 열전발전 모듈(110)과, 냉각플레이트(130)와 함께 대면하여 적층되도록 서로 대응하는 면적을 갖는 납작한 직육면체 형상으로 이루어진다. 이같은 열교환기(120)는 폐열에 의한 고온의 열풍(H)과 충분한 표면적으로 접촉하면서 얻은 열(h1)을 열전발전 모듈(110)로 효과적으로 전달한다. The heat exchanger 120 is installed between a pair of thermoelectric power modules 110 to be in contact with the heating surface of each thermoelectric power module 110, and a plurality of heat exchangers 120 are in contact with the hot air H due to waste heat passing through. It consists of cooling fins. As shown in FIGS. 1 and 2 , the heat exchanger 120 has a flat rectangular parallelepiped shape having areas corresponding to each other so as to be stacked face to face with the thermoelectric power module 110 and the cooling plate 130 . The heat exchanger 120 effectively transfers the heat h1 obtained while in contact with the high-temperature hot air H due to waste heat with a sufficient surface area to the thermoelectric power module 110 .

상기 냉각플레이트(130)는 열전발전 모듈(110)을 냉각면을 냉각시켜주는 역할을 하는 것으로 상기 열전발전 모듈(110)의 냉각면에 각각 밀접하게 접하도록 설치되며 내부에는 냉각수(W1)가 흐르는 내부유로가 형성된다. 여기에서 상기 냉각플레이트(130)는 냉각수(W1)가 내부유로를 경유하는 시간을 여유 있게 확보하기 위하여 도 3에 도시된 것처럼 냉각수 유입구(131a)와 유출구(131b)가 반대편 대각방향 모서리에 각각 형성되도록 하며 내부유로는 구불구불하게 만곡진 형태로 이루어진다. 상기 냉각플레이트(130)의 경우에도 열교환기(120)와 마찬가지로 열전발전 모듈(110)과 대면하여 적층되도록 서로 대응하는 면적을 갖는 납작한 판형의 직육면체 형상으로 이루어진다. 상기 냉각플레이트(130)의 소재는 냉각수(W1)와 열전발전 모듈(110) 간 열교환이 효과적으로 이루어질 수 있도록 알루미늄이나 구리와 같이 열전도율이 높은 소재로 이루어진다. The cooling plate 130 serves to cool the cooling surface of the thermoelectric power module 110 , and is installed to be in close contact with the cooling surface of the thermoelectric power module 110 , and the cooling water W1 flows therein. An internal flow path is formed. Here, in the cooling plate 130, the cooling water inlet 131a and the outlet 131b are formed at opposite diagonal corners, respectively, as shown in FIG. 3 in order to secure a spare time for the cooling water W1 to pass through the internal flow path. The internal flow path is formed in a meandering and curved shape. Also in the case of the cooling plate 130 , like the heat exchanger 120 , it is formed in a flat plate-shaped rectangular parallelepiped shape having areas corresponding to each other so as to face and stack the thermoelectric power module 110 . The material of the cooling plate 130 is made of a material having high thermal conductivity, such as aluminum or copper, so that heat exchange between the cooling water W1 and the thermoelectric power module 110 can be effectively made.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 스택형 열전발전 장치에는 열전발전을 효과적으로 수행하면서 유지관리에도 편리하도록 온도센서(160a,160b,160c,160d,160e), 마그네트(140) 및 진동모듈(150)이 더 설치된다.On the other hand, in the stack-type thermoelectric power generation device according to the embodiment of the present invention, temperature sensors 160a, 160b, 160c, 160d, 160e, magnet 140 and vibration module 150 for convenient maintenance while effectively performing thermoelectric power generation. This is more installed.

성기 온도센서(160a,160b,160c,160d,160e)는 도 1에 도시된 것처럼 상기 냉각플레이트(130)에서 열전발전 모듈(110)과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에 냉각수 유입구(131a)에서 유출구(131b)에 이르기까지 일정 간격을 두고 설치된다. 이로써 상기 온도센서(160a,160b,160c,160d,160e)는 상기 냉각플레이트(130)에서 냉각수(W1) 흐름에 따른 온도변화를 실시간으로 감지할 수 있게 된다. 이처럼 다수의 온도센서(160a,160b,160c,160d,160e)가 설치되면 냉각수(W1)에 따른 냉각효율을 산출하여 보다 효율적으로 장치를 운용할 수 있다. 예컨대 상기 온도센서(160a,160b,160c,160d,160e)에서 순차적으로 감지되는 온도의 차이가 큰 경우 냉각수(W1)와 열전발전 모듈(110) 간 열교환이 효과적으로 이루어지고 있음을 나타내는 것이며 상대적으로 온도의 차이가 작은 경우는 열교환이 효과적으로 이루어고 있지 않음을 나타내는 것이라고 할 수 있다.The sexual temperature sensors 160a, 160b, 160c, 160d, and 160e are located on the non-contact surface located opposite to the contact surface in contact with the thermoelectric power module 110 in the cooling plate 130 as shown in FIG. 1 at the coolant inlet 131a. It is installed at regular intervals up to the outlet (131b). Accordingly, the temperature sensors 160a, 160b, 160c, 160d, and 160e can sense a temperature change according to the flow of the cooling water W1 in the cooling plate 130 in real time. As such, when a plurality of temperature sensors 160a, 160b, 160c, 160d, and 160e are installed, the cooling efficiency according to the cooling water W1 can be calculated and the device can be operated more efficiently. For example, when the temperature difference sequentially sensed by the temperature sensors 160a, 160b, 160c, 160d, and 160e is large, it indicates that the heat exchange between the cooling water W1 and the thermoelectric power module 110 is effectively performed, and the relatively temperature When the difference between ' is small, it can be said that the heat exchange is not being performed effectively.

상기 마그네트(140)는 도 1에 도시된 것처럼 냉각플레이트(130)에서 열전발전 모듈(110)과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에 일 대각방향 모서리부에 각각 동전 형태로 설치된다. 이같은 마그네트(140)가 설치되면 도 5와 같이 스택형 열전발전 장치를 적층시켜 더 큰 규모의 시스템을 구축할 때 정위치 적층이 쉽게 이루어지도록 유도한다.As shown in FIG. 1 , the magnet 140 is installed in the form of a coin on a non-contact surface located opposite to the contact surface in contact with the thermoelectric power module 110 in the cooling plate 130 at a corner in a diagonal direction, respectively. When such a magnet 140 is installed, as shown in FIG. 5, stacked thermoelectric generators are stacked to induce easy in-situ stacking when building a larger-scale system.

상기 진동모듈(150)은 진동자(151)와 상기 진동자(151)를 감싸면서 보호하는 피복체(152)로 이루어지며 도 1 및 도 5에 도시된 것처럼 냉각플레이트(130)에서 열전발전 모듈(110)과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에 설치되되, 마그네트(140)가 설치되지 않은 타 대각방향 모서리부에 설치된다. 이같은 진동모듈(150)은 내부유로에 세정액을 투입하여 세척할 때 내부유로에 침적된 이물질을 진동에 의해 들뜨게 하면서 세척이 용이하게 이루어지도록 해준다. The vibration module 150 is composed of a vibrator 151 and a cover 152 that protects while enclosing the vibrator 151, and the thermoelectric power module 110 in the cooling plate 130 as shown in FIGS. 1 and 5 . ) is installed on the non-contact surface located on the opposite side of the contact surface, and is installed on the other diagonal corner where the magnet 140 is not installed. Such a vibration module 150 makes it easy to clean while raising foreign substances deposited in the internal flow path by vibration when washing by injecting a cleaning solution into the internal flow path.

위 설명된 스택형 열전발전 장치는 많은 양의 폐열을 방출하는 보일러 인근에 단독으로 설치되어 발전하거나 도 5와 같이 여러 개가 적층된 형태로 설치되어 더 큰 규모로 발전할 수 있도록 한다. 이때 폐열을 열교환기에 열풍의 형태로 송풍할 수 송풍팬과, 상기 냉각플레이트(130)에 냉각수를 공급하기 위한 냉각수 공급시설들이 추가로 설치될 수 있다. The stack-type thermoelectric power generation device described above is installed alone near a boiler that emits a large amount of waste heat to generate power, or several are installed in a stacked form as shown in FIG. 5 to enable power generation on a larger scale. At this time, a blowing fan capable of blowing waste heat to the heat exchanger in the form of hot air, and cooling water supply facilities for supplying cooling water to the cooling plate 130 may be additionally installed.

또한, 상기 스택형 열전발전 장치는 전체적으로 사각 박스 형태로 매우 단순한 형태로 이루어진 관계로 간단히 직렬연결 및/또는 병렬연결의 형태로 연결하여 더 큰 규모로 발전할 수 있도록 확장한 열전발전 시스템을 구축할 수도 있다.In addition, since the stack-type thermoelectric power generation device has a very simple shape in the form of a rectangular box as a whole, it is possible to construct an expanded thermoelectric power generation system so that it can be generated on a larger scale by simply connecting it in series and/or parallel connection. may be

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다. Although preferred embodiments of the present invention have been described above, various changes, modifications and equivalents may be used in the present invention. It is clear that the present invention can be equally applied by appropriately modifying the above embodiments. Accordingly, the above description is not intended to limit the scope of the present invention, which is defined by the limits of the following claims.

110: 열전발전 모듈 120: 열교환기
130: 냉각플레이트 140: 마그네트
150: 진동모듈 160a,160b,160c,160d,160e: 온도센서
110: thermoelectric power module 120: heat exchanger
130: cooling plate 140: magnet
150: vibration module 160a, 160b, 160c, 160d, 160e: temperature sensor

Claims (8)

스택형 열전발전 장치에 있어서, 온도차를 전위차로 만들어서 전기를 생산하는 다수의 열전소자들이 배열되어 판형으로 이루어지며, 가열면을 서로 마주하여 이격을 두고 배치된 한 쌍의 열전발전 모듈; 상기 한 쌍의 열전발전 모듈 사이에 설치되어 각 열전발전 모듈의 가열면에 접하며 폐열에 의한 고온의 열풍이 통과하면서 접촉할 수 있도록 다수의 냉각핀으로 이루어져 상기 열전발전 모듈을 가열하는 열교환기; 및 상기 열전발전 모듈의 냉각면에 각각 밀접하게 접하며 내부에는 냉각수가 흐르는 내부유로가 형성되어 상기 열전발전 모듈을 냉각하는 판형의 냉각플레이트;를 포함하며,
상기 열전발전 모듈과, 열교환기와, 냉각플레이트는 서로 대면하여 적층되도록 서로 대응하는 면적을 갖는 납작한 직육면체 형상으로 이루어지며,
상기 냉각플레이트는 반대편 대각방향 모서리에 각각 냉각수가 유입되는 유입구와 냉각수가 유출되는 유출구가 형성되며 내부유로는 구불구불하게 만곡진 형태로 이루어지며, 상기 냉각플레이트에서 열전발전 모듈과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에는 냉각수 유입구에서 유출구에 이르기까지 일정 간격을 두고 냉각수 흐름에 따른 온도변화를 감지할 수 있도록 한 온도센서가 더 설치되어 냉각수에 따른 냉각효율을 산출할 수 있도록 하며,
상기 냉각플레이트에서 열전발전 모듈과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에는 일 대각방향 모서리부에 각각 마그네트가 설치되어 상기 스택형 열전발전 장치를 적층시켜 더 큰 규모의 시스템을 구축할 때 정위치 적층이 이루어질 수 있도록 하며,
상기 냉각플레이트에서 열전발전 모듈과 접하는 접촉면의 반대편에 위치한 비접촉면에서 상기 마그네트가 설치되지 않은 타 대각방향 모서리부에는 각각 진동자가 설치되어 내부유로에 세정액을 투입하여 세척할 때 내부유로에 침적된 이물질을 진동에 의해 들뜨게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 스택형 열전발전 장치.
A stack type thermoelectric power generation device, comprising: a pair of thermoelectric power modules in which a plurality of thermoelectric elements for generating electricity by turning a temperature difference into a potential difference are arranged in a plate shape, and disposed to face a heating surface and spaced apart from each other; a heat exchanger installed between the pair of thermoelectric power modules, in contact with the heating surface of each thermoelectric power module, and comprising a plurality of cooling fins so that high-temperature hot air due to waste heat passes through and contacts the thermoelectric power module to heat the thermoelectric power module; and a plate-shaped cooling plate in close contact with the cooling surface of the thermoelectric power module and having an internal flow path through which cooling water flows to cool the thermoelectric power module.
The thermoelectric power module, the heat exchanger, and the cooling plate are formed in a flat rectangular parallelepiped shape having areas corresponding to each other so as to face each other and stack,
The cooling plate has an inlet through which the cooling water is introduced and an outlet through which the cooling water is discharged are formed at opposite diagonal corners, respectively, and the inner flow path is meandering and curved, and on the opposite side of the contact surface in contact with the thermoelectric power module in the cooling plate. A temperature sensor is further installed on the non-contact surface to detect the temperature change according to the coolant flow at a predetermined interval from the coolant inlet to the outlet, so that the cooling efficiency according to the coolant can be calculated.
On the non-contact surface located opposite to the contact surface in contact with the thermoelectric power module in the cooling plate, magnets are respectively installed at the corners in a diagonal direction, so that the stack type thermoelectric generator is stacked to build a larger-scale system. to make it happen,
In the non-contact surface located opposite to the contact surface in contact with the thermoelectric power module in the cooling plate, vibrators are installed in the other diagonal corners where the magnet is not installed, respectively, and foreign substances deposited in the inner passage when cleaning by injecting a cleaning solution into the inner passage Stack-type thermoelectric power generation device, characterized in that it can be excited by vibration.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 스택형 열전발전 장치를 적층시켜 더 큰 규모로 발전할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 열전발전 시스템.A thermoelectric power generation system, characterized in that by stacking the stack type thermoelectric power generator of claim 1 to generate power on a larger scale. 제1항의 스택형 열전발전 장치를 직렬연결, 병렬연결의 형태로 연결하여 더 큰 규모로 발전할 수 있도록 확장한 것을 특징으로 하는 열전발전 시스템.The thermoelectric power generation system, characterized in that the stack type thermoelectric power generation device of claim 1 is expanded to generate power on a larger scale by connecting it in series and parallel connections.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020037964A (en) * 2000-11-16 2002-05-23 손재익 Thermoelectric Generation System for Automobile Exhaust Heat Recovery
KR20080112839A (en) * 2007-06-22 2008-12-26 주식회사 포스코 Apparatus for filtering cooling water
JP2013026334A (en) * 2011-07-19 2013-02-04 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Stacked thermoelectric conversion module
KR101529219B1 (en) * 2014-09-30 2015-06-16 차병미 Power generator using the lost heat of the gas burner
JP2018074659A (en) * 2016-10-25 2018-05-10 ヤンマー株式会社 Thermoelectric generation system
KR20190026455A (en) 2017-09-05 2019-03-13 전주대학교 산학협력단 Thermoelectric generator for boiler

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020037964A (en) * 2000-11-16 2002-05-23 손재익 Thermoelectric Generation System for Automobile Exhaust Heat Recovery
KR20080112839A (en) * 2007-06-22 2008-12-26 주식회사 포스코 Apparatus for filtering cooling water
JP2013026334A (en) * 2011-07-19 2013-02-04 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Stacked thermoelectric conversion module
KR101529219B1 (en) * 2014-09-30 2015-06-16 차병미 Power generator using the lost heat of the gas burner
JP2018074659A (en) * 2016-10-25 2018-05-10 ヤンマー株式会社 Thermoelectric generation system
KR20190026455A (en) 2017-09-05 2019-03-13 전주대학교 산학협력단 Thermoelectric generator for boiler

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